Функциональный преобразователь аналог—цифра

388361 Союз Советских Социалистических Республикаявле присоедияением явки ПриоритетОпубликовано 22.т 1.1973. Бюллетень2 Комитет по делам зобретений и открытК 681.325(088. при Совете Министре СССРописания 12.Х.1973 ата опубликован Авторы зобретепия Ю, Н, Ефимов и О, Б, Станиыевск Таганрогский аявитель диотехническии институт ФРА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛ Изобретение мкомбинированнысах, объединяющаппаратуру,Обычно информация, передаваемая из ана логовой части в цифровую, преобразуется в соответствии с некоторой функциональной зависимостью. Это преобразование может быть выполнено как в аналоговой, так и в цифровой форме, Преобразование в аналоговой 10 форме требует наличия универсального диод- ного функционального преобразователя. Функция, получаемая на выходе преобразователя в виде изменяющегося напряжения, преобразуется с помощью аналого-цифрового преоб разователя в цифровую форму.Такие функциональные преобразователи сложны в настройке, требуют больших затрат оборудования и не обеспечивают достаточной точности. Кроме того, они не позволяют осу ществлять автоматическую настройку на заданную функцию. Поэтому функциональное преобразование в аналоговой форме в большинстве случаев неприемлемо.При цифровом функциональном преобразо ванин аналоговый аргумент заданной функции вначале преобразуется с помощью преобразователя аналог - цифра в цифровую форму, Затем производится функциональное преобразование либо с помощью соответствующих про- ЗО ожет быть использовано в х вычислительных комплеких аналоговую и цифровую грамм в цифровых вычислительных машинах, либо с помощью некоторого набора решающих блоков в цифровых интегрирующих машинах, либо, наконец, с помощью задания таблиц функциональных зависимостей в случае, когда аналоговое представление функции отсутствует или оказывается слишком сложным.Однако преобразование в цифровой форме требует много времени при вычислении функций на цифровых вычислительных машинах и большого количества решающих блоков в цифровых интегрирующих машинах.Цель изобретения - сокращение затрат оборудования и времени на вычисление функций аналогового аргумента.В предлагаемом функциональном преобразователе аналог в циф эта цель достигается за счет применения в нем запоминающего устройства для хранения информации о наклоне линейных отрезков кусочно-линейной кривой, аппроксимирующей исходную функцию, и простейшего линейного преобразователя, При этом выходы старших разрядов счетчика соединяют с адресными шинами запоминающего устройства, а выходы младших разрядов счетчика и разрядов регистра числа запоминающего устройства соединяют с входами линейного преобразователя, на выходе которого образуется приращение функции, 388361Блок-схема предлагаемого функционального преобразователя аналог в циф изображена на фиг. 1; на фиг. 2 показаны ступенчатыекривые, аппроксимирующие линейные, длячетырех значений наклона и соответствующиеэтим значениям последовательности приращений функции Лу в зависимости от состояниясчетчика.Функциональный преобразователь аналог -цифра включает в себя счетчик 1, преобразователь 2 цифра - аналог, схему 3 сравнения исхему И 4. Счетчик 1 (старшие разряды)используется в функциональном преобразователе в качестве счетчика адреса запоминающего устройства 5, Выходы счетчика 1 (младшие разряды) и регистра числа запоминающего устройства 5 соединены с входами линейного преобразователя б, на выходе которого образуются элементарные (единичные) приращения функции в потенциальной форме.В функциональном преобразователе применена кусочно-линейная аппроксимация заданной функции и ступенчатая аппроксимациялинейных отрезков. Аргумент х функции уразбит на 2" отрезков, каждый из которыхсодержит 2" элементарных приращений М;т - количество старших разрядов, и - количество младших разрядов счетчика 1. Величины т и а, а также соотношение между нимивыбирают из условий допустимых величин погрешностей линейной и ступенчатой аппроксимаций, Затем функцию у масштабируют такимобразом, чтобы наибольшая величина накло.на была меньше единицы. Величины возможных наклонов в этом случае равны -+ - (=2 д=О, 1, ,2" - 1) и хранятся в запоминающемустройстве, причем в ячейке с данным адресом хранится значение наклона аппроксимированной функции на отрезке, номер которого равен данному адресу.В исходном состоянии в счетчике 1 находится исходное значение аналогового аргумента х, в регистре числа запоминающегоустройства 5 - исходное значение наклонааппроксимированной функции. Знак наклонаиз разряда знака регистра числа выведен нашину здпЛу знака приращений функции.В старших разрядах счетчика 1 находится номер обрабатываемого отрезка, в младшихразрядах счетчика - номер приращения Лхна данном отрезке,Если обозначить, начиная с младших разрядов, единичные состояния разрядов регистрачисла в запоминающем устройстве 5 через г;(1= 1, 2, , и), а счетчика 1 - через я; (= 1,2 и), то работу линейного преобразователяб можно описать логической формулойЬу :ГБдп - 1 п - 2+гга - Лп - 2++ г 5,5, г 5где Лу - модуль приращения функции у,который может принимать одно из двух значений, О или 1. 5 ю 15 го гь 30 зз 40 45 50 55 60 65 При изменении входной аналоговой величины х, которая поступает на один вход схемы 3 сравнения, на выходе последней имеется сигнал рассогласования, равный 1, если выходная величина преобразователя 2 цифра в аналог отличается от входной. Выходной сигнал со схемы сравнения открывает схему И 4, и импульс приращения Л 1 независимой переменной, поданный на второй вход схемы И 4, проходит на вход счетчика 1 - состояние счетчика изменяется, соответственно изменяются и значения выходных величин преобразователя 2 и линейного преобразователя б. На выходе )Ьу линейного преобразователя б имеется код, соответствующий величине приращения функции на данном отрезке при вновь образовавшемся в счетчике 1 номере приращения Лх. На выходе схемы 3 код 1 сохраняется до тех пор, пока выходная величина преобразователя 2 цифра - аналог не сравняется с входной аналоговой величиной х, При этом импульсы М поступают из счетчика 1. Как только младшие разряды счетчика 1 переполняются, импульс переполнения поступает на старшие разряды счетчика, Состояние счетчика 1 изменяется на единицу. Этим подготовляется к чтению из запоминающего устройства следующая ячейка с новым значением наклона, Импульс переполнения со счетчика 1 подается также на шину чтения запоминающего устройства. В регистр числа запоминающего устройства 5 соответственно считывается новое значение наклона линейного отрезка аппроксимированной функции.П р и м е р работы линейного преобразователя б при п=4. В этом случае регистр числа запоминающего устройства 5 имеет четыре числовых разряда и один знаковый, счетчик 1 также содержит четыре разряда, Разрядам регистра соответствуют следующие величины наклонов: первому разряду /пь второму /, третьему 4/ и четвертому % (на фиг. 2 а - 2 г соответственно).Приращение Лу равно единичному приращению М для наклона, равного / тогда, когда содержимое счетчика равно восьми, для наклона /, - когда содержимое счетчика равно четырем и двенадцати и т, д. Наклоны, изображенные на фиг. 2, являются основными. Остальные наклоны образуются суммированием основных, причем арифметическое суммирование совпадает с логическим, В результате оказалось возможным реализовать основные наклоны с помощью схем И, а суммирование их - с помощью схемы ИЛИ. В формуле ( ) каждое слагаемое образует один из основных наклонов. Какой из наклонов необходимо образовать, определяют разряды регистра числа, Так, если в первом разряде г, регистра числа содержится единица, то наклон равен /ы, если единицы содержатся во всех разрядах, то образуются все основные наклоны. Сумма этих наклонов дает наклон, величина которого находится в регистре числа запоминающего устройства 5. Таковнаклон щ/ц, который равен сумме наклонов /и и /ы (фиг. 2 д).Настройка преобразователя на заданную функцию осуществляется довольно просто путем записи значений наклонов в запоминающее устройство.Для построения функционального преобразователя необходимы простое запоминающее устройство и линейный преобразователь, Так, для дгснадцатиразрядного преобразователя аналог - цифра достаточно иметь запоминающее устройство на 128 шестиразрядных чисел. Для реализации линейного преобразователя необходимо иметь лишь пять схем И и одну схему ИЛИ.Сокращение времени вычислений функций очевидно, так как собственно процесс вычислений отсутствует. Образование приращений функции происходит практически одновременно с преобразованием аналогового аргументав цифровой код.Предмет изобретения 5 Функциональный преобразователь аналог -цифра, содержащий счетчик, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия преобразователя, он содержит преобразователь цифра - аналог, линейный 10 преобразователь, схему сравнения, схему Ии запоминающее устройство, выходы старших разрядов счетчика подключены к преобразователю цифра - аналог и через запоминающее устройство к линейному преобразователю, вы ходы младших разрядов счетчика соединеныс линейным преобразователем и с преобразователем цифра - аналог, выход которого через схему сравнения и схему И подключен к счетчику.И 1 б Фиг. Составитель В, Орловаехред А. Камышникова орректор Т, Гревцова актор И. Орло Заказ 2724/15 Изд.1692 Тираж 780ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при СоветеМосква, М(-35, Раушская наб., д, 4/5 Подписноепиетров СССР Типография, пр. Сапунова,